[发明专利]一种高镁合金实芯包芯线制造方法

说明书

本发明涉及球墨铸铁生产过程中铁水球化处理所用的一种金属实芯包芯线制造方法。以粗粒镁粉或结晶镁粒、粗颗粒钙粒或结晶钙粒、稀土镁合金粉、工业硅粉为原料，将上述原料颗粒或粉末干燥、球磨混合，冷压成挤压用的坯。将粉末压坯分段加热到高温并保温使之均匀化，然后进行热挤压成复合材料组织结构的金属丝。以该复合材料金属丝为芯，用冷轧钢带包覆成金属实芯包芯线。本发明的包芯线是一种将脆性金属粉剂芯线，转化成柔性金属基复合材料金属实芯包芯线，具有生产工艺简单、成本低、球化反应平稳、球化质量稳定、镁的吸收率高、有形核孕育作用、光和烟等对环境的污染小的优点。

背景技术

球墨铸铁由于其性价比高，在材料市场上占有重要的地位，尽管几年来钢铁铸造总产量有所下降，但球铁产量并未下降。20世纪70年代研究成功了贝氏体球铁被誉为近几十年来铸铁冶金中的重大成就之一，此后奥-贝球铁兼备高强度、高韧性和高耐磨性，被人们称之为21世纪材料。

使用球化剂处理是目前获得球铁的主要手段之一。球化剂的类型包括镁硅系合金、稀土镁硅系合金、钙系合金(日本用的较多)，镍镁系合金、纯镁合金、稀土合金，世界上用的最为广泛的是稀土镁硅铁合金。稀土是发明球铁时使用的球化剂，它的发现推进了球铁工业应用的进程。稀土能促进镁合金的球化效果(球化率和球的圆整度)，它对壁厚球铁件中防止球状石墨畸变的效果受到了重视，这也是国内外球化剂中都包含稀土的主要原因之一。稀土价格高，白口倾向大，过量会使石墨变态，现在己不作为球化剂单独使用，仅作为辅助球化元素。钙镁球化剂主要是日本生产和应用，如日本信越(SHIN-ETSU)生产的钙系合金NC5、NC10、NC15、NC20、NC25中镁含量从4-28％变动，但钙含量变化较小，其变化范围为20-31％；此类合金白口倾向小，但要求处理温度高，处理后渣量大。镍镁合金在美洲、欧洲均有应用，美国国际镍公司生产的镍镁合金最高达82-85％，其中Mg、Ca分别为13-16，及20，镍最低的57-61％(其中Mg4.0-4.5％，Ca＜2.5％，Fe32-36％)。德国金属化学公司生产的镍镁合金中Ni47-51％，Mg15-17％，C1.0％，Si28-32％，RE1.0％余Fe。这些合金的优点是比重大，反应平稳，镍可起合金化作用，其特点是价格贵。球铁的组织与性能取决于铸铁的成份和结晶条件以及所用球化剂的质量，控制球铁品质的主要因素有铸铁的成份、所用球化剂、孕育剂的类型，加入方法以及冷却条件等。铸态铁素体球铁的成份属于微过共晶成份，其中碳稍高，含硅稍低，孕育剂硅量应少于3％，有研究指出，Si＝2.6-2.8％时，铸铁具有最高的延伸率和冲击韧性。铁素体球铁中应使S≤0.02％、P≤0.02％。对珠光体球铁而言，在生产时铸铁成份中锰可提高至0.8-1.0％，有些铸件如果是用作耐磨性曲轴时，锰可提高至1.2-1.35％。生产铸态珠光体元素铜加入量大于1.8％时，它阻碍石墨球化，但促进基体完全珠光体化，一般球铁中铜含量应小于1.5％，锡是强烈的珠光体化元素，其对硬度的影响大于铜和锰，但Sn≥1.0％时使石墨畸变，因此其含量应限制在0.08％以下。

对铁水进行球化处理是球墨铸铁生产与研究中极其重要的环节，尽管冲入法设备简单，容易操作，灵活性强，所需方法含量较低，但是在球化处理过程中的火光、烟尘非常浓烈，劳动环境污染严重，合金用量大，镁吸收率偏低，且球化效果不稳定，易出现球化衰退等情况。通常，只有在处理包的深度与内径之比值为1.5-2倍，原铁水的含硫量低时才能获得最好的球化处理效果和最高的镁的收得率。采用石墨盖板做覆盖的方法，取得了明显的效果，盖板法适于在中小铸造企业中推广使用。纯镁合金处理时要用专用的压力加镁包，镁的吸收率高，但处理安全措施要极为严格，生产中应用比例较小。几十年来，国内外已经成功地研究出多种球化处理方法，目前仍有一些新的球化处理方法在研究之中。